(57)【要約】【課題】前述した第１、第２の課題を同時に解決できる変位測定器、つまり、温度変化に影響されることなく常に精密な測定が可能となるとともに、材料の無駄を省くことができ、かつエンコーダパターンを容易に形成できる変位測定器を提供する。【解決手段】変位測定器１０を、互いに相対移動するメインスケール１１と検出ヘッド１３とを備えて構成する。上記メインスケール１１をガラス基板１２で形成し、このガラス基板１２に、メインスケール１１と検出ヘッド１３との相対変位量を電気信号として検出するためのエンコーダパターン１５を、導電性のペースト剤を用いた印刷により形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対移動するメインスケールと検出ヘッドとを備えて構成された変位測定器において、
前記メインスケールはガラス基板で形成され、
前記検出ヘッドとの協働により前記メインスケールと検出ヘッドとの相対変位量を電気信号として検出するためのエンコーダパターンが、導電性のペースト剤を用いた印刷により前記ガラス基板に形成されていることを特徴とする変位測定器。
【請求項２】
請求項１に記載の変位測定器において、
前記エンコーダパターンは、スクリーン印刷により形成されていることを特徴とする変位測定器。
【請求項３】
請求項１に記載の変位測定器において、
前記エンコーダパターンは、ノズル先端から前記ペースト剤を射出する描画装置により形成されていることを特徴とする変位測定器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の変位測定器において、
前記ペースト剤は、銀ペーストであることを特徴とする変位測定器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の変位測定器において、
前記エンコーダパターンが印刷された前記メインスケールの表面全面はＵＶ硬化シート部材で覆われ、このＵＶ硬化シート部材は、フィルム状樹脂の片面にＵＶ硬化樹脂を塗布して一体形成されていることを特徴とする変位測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メインスケールと検出ヘッドとの相対移動量を測定する変位測定器に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、互いに相対移動するメインスケールと検出ヘッドとを備えた静電容量式変位測定器が知られている（例えば、特許文献１）。
この従来の静電容量式変位測定器では、メインスケールに絶縁性のガラスエポキシ基板が用いられ、このガラスエポキシ基板上に、検出ヘッドとの協働により両者の相対移動量を静電容量に基づく電気信号として検出するエンコーダパターンが形成されている。
このエンコーダパターンの作成にあたっては、リソグラフィによる方法が用いられている。この方法では、まず、メインスケール表面に、例えばＣｕ（銅）を蒸着、または、銅薄膜貼り合わせ等して薄膜の電極体を形成し、その上にレジストを塗布している。そして、エンコーダパターンを有するマスクを重ねた後、レジストを露光し、現像した後、所定のエンコーダパターンが残るようにその周りをエッチングすることにより形成されている。なお、レジストを露光する露光手段としては、光（紫外光、遠紫外光）、電子ビーム、Ｘ線等が用いられている。
前記エンコーダパターンの一例としては、例えば、図６に示すような配線状のものがある。このエンコーダパターン６０は、２つのループ部６１，６２を結合ループ６３で結合して形成されている。
【０００３】
ところで、この種の静電容量式変位測定器は、工場等の高温、高湿な環境下、工作機械の切削液（クーラント）がかかる中で用いられることが多い。そのため、銅箔でエンコーダパターンを形成した場合、そのエンコーダパターンが表面に露出しているので腐食してしまうという問題がある。そこで、従来では、例えば、液状のＵＶ硬化樹脂をエンコーダパターン上に塗布してエンコーダパターンを保護するとともに、その上に、さらに表面保護用のカバーをしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３０７８０２号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の静電容量式変位測定器では、次のような課題があった。
第１は、メインスケールに絶縁性のガラスエポキシ基板が用いられていたため、温度変化の影響を受けやすく、工場等の環境下では、高精度な測定が期待できない。
第２は、エンコーダパターンがリソグラフィによる方法で形成されていたため、経済的に有利な製造が困難である。つまり、前記リソグラフィによるエンコーダパターンの作成では、レジストの塗布工程、光等によるレジストの露光工程、その後の現像工程、そしてエッチング工程と、多くの作業工程が必要となり、面倒で、エンコーダパターンの作成終了までに多くの手間、時間がかかるという問題が生じている。また、銅箔でエンコーダパターンを形成する場合、パターン以外の部位をエッチングするため、材料の無駄が生じている。パターンが、特に、例えば、前記配線状のものである場合には、エッチングする部位の面積が多いので、エッチング仕上げに多くの時間がかかるとともに、材料の無駄になる部分が多いという問題もある。
なお、第１の課題に対して、メインスケールを、温度変化の影響が少ない材料、例えば、ガラスで形成することが考えられるが、ガラスに薄膜の電極体を作るためにＣｕ（銅）を蒸着することが困難であるため、従来では、リソグラフィによる方法に頼らざるを得ない実情がある。
【０００６】
第３は、エンコーダパターンの腐食防止として、液状のＵＶ樹脂をエンコーダパターン上に塗布した後、さらにカバーを被せて表面保護を行っているので、塗布作業やカバー取り付け作業等、多くの手間がかかる。その上、メインスケールが長尺である場合、そのメインスケールの全長にわたって液状のＵＶ硬化樹脂を塗布しなければならないが、全長にわたって均一に塗布することは困難であり、部分的に気泡が生じたり、塗布されていない部分が生じたりする。その結果、それらの部分から腐食が始まり、精密な測定が妨げられるおそれがあるとともに、測長スケールの寿命が短くなる。
【０００７】
本発明の一つの目的は、前述した第１、第２の課題を同時に解決できる変位測定器、つまり、温度変化に影響されることなく常に精密な測定が可能となるとともに、材料の無駄を省くことができ、かつエンコーダパターンを容易に形成できる変位測定器を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、エンコーダパターンを確実に保護でき、長寿命化を図れる変位測定器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の変位測定器は、互いに相対移動するメインスケールと検出ヘッドとを備えて構成された変位測定器において、前記メインスケールはガラス基板で形成され、前記検出ヘッドとの協働により前記メインスケールと検出ヘッドとの相対変位量を電気信号として検出するためのエンコーダパターンが、導電性のペースト剤を用いた印刷により前記ガラス基板に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成によれば、メインスケールはガラス基板で形成されているので、測定時の温度変化に影響されることなく常に精密な測定が可能となる。また、エンコーダパターンが導電性のペースト剤を用いた印刷によりメインスケールに形成されるので、ペースト剤を必要な部分にのみ、つまり、エンコーダパターンの部位にのみ用いればよいので、材料の無駄をなくすことができる。さらに、エンコーダパターンを、印刷によりメインスケールに形成することができるので、リソグラフィで作成する際の、銅箔の蒸着やエッチング作業等の面倒な手間が省け、エンコーダパターンを容易に形成することができる。
【００１１】
以上の本発明において、変位測定器としては、エンコーダパターンから、メインスケールと検出ヘッドとの相対変位量を静電容量に基づく電気信号として検出する静電容量式変位測定器、または誘導電流に基づく電気信号として検出する電磁誘導式変位測定器が適用される。
【００１２】
請求項２に記載の測長スケールは、請求項１に記載の測長スケールにおいて、前記エンコーダパターンは、スクリーン印刷により形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
このような構成によれば、スクリーン印刷に用いるスクリーンに乳剤を塗布し、エンコーダパターンのマスクをその乳剤に当てて、露光し、かつ現像した後、乳剤が洗われてできたエンコーダパターンに該当する孔部分にペースト剤を充填すればよいので、簡単な装置によって、少ない手間で容易にエンコーダパターンの印刷を行うことができる。
また、孔部分にのみペースト剤を充填すればエンコーダパターンを形成できるので、材料の無駄使いを防止できる。
【００１４】
請求項３に記載の変位測定器は、請求項１に記載の変位測定器において、前記エンコーダパターンは、ノズル先端から前記ペースト剤を射出する描画装置により形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような構成によれば、ノズルを制御しながらエンコーダパターンに沿ってペースト剤を射出すればよいので、少ない手間で、確実かつ容易にエンコーダパターンの印刷を行うことができるとともに、材料の無駄使いを防止できる。
【００１６】
請求項４に記載の測長スケールは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の変位測定器において、前記ペースト剤は、銀ペーストであることを特徴とするものである。
【００１７】
このような構成によれば、銀は電気抵抗率が低いので、このような銀をペースト剤として使用することで、エンコーダパターンの信号強度を上げることができ、測長スケールの測定性能の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項５に記載の変位測定器は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の変位測定器において、前記エンコーダパターンが印刷された前記メインスケールの表面全面はＵＶ硬化シート部材で覆われ、このＵＶ硬化シート部材は、フィルム状樹脂の片面にＵＶ硬化樹脂を塗布して一体形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような構成によれば、エンコーダパターンを保護するには、エンコーダパターンの表面全面をＵＶ硬化シート部材で覆えばよいので、測長スケールが長尺であってもばらつきを生じることなく容易に覆うことができ、エンコーダパターンを確実に保護することができて、メインスケール、ひいては変位測定器の長寿命化を図ることができる。
また、エンコーダパターンを保護するには、エンコーダパターンの表面全面をＵＶ硬化シート部材で覆えばよいので、従来の表面保護で行っていた液状のＵＶ硬化樹脂をエンコーダパターン上に塗布した後、さらにカバーを被せる手間等の、多くの手間がかからなくてすみ、エンコーダパターンの保護を容易に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１には、変位測定器１０の概略構成が示されている。この変位測定器１０は、メインスケール１１と検出ヘッド１３とを備えて構成され、電磁誘導式変位測定器とされている。
メインスケール１１は、所定板厚のガラス基板１２で形成されている。このガラス基板１２の検出ヘッド１３と対向する表面には、エンコーダーパターン１５が印刷されている。このエンコーダーパターン１５は、検出ヘッド１３との協働によりメインスケール１１と検出ヘッド１３との相対変位量を誘導電流に基づいて電気信号として検出するためのものである。
そして、エンコーダーパターン１５は、例えば、前述した図６に示すような配線状のエンコーダーパターン６０と同じような配線状のパターンとされ、本第１実施形態ではスクリーン印刷によって形成されるようになっている。
また、検出ヘッド１３は、メインスケール１１に対して相対移動できるようになっている。
【００２１】
配線状のエンコーダーパターン１５の印刷は、前述のようにスクリーン印刷によって、図２（Ａ）〜（Ｄ）、および図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように行われている。
すなわち、スクリーン印刷を行うには、スクリーン版枠２０を用いて行われる。このスクリーン版枠２０は、図２（Ａ）に示すように、前記ガラス基板１２を覆える大きさの枠体２１にスクリーン２２を張り付けて形成され、このスクリーン２２には乳剤２３が塗布されている。
【００２２】
このようなスクリーン版枠２０に対して、図２（Ｂ）に示すように、前記エンコーダーパターン１５が記されたマスク２５が、予め製作されている。このマスク２５を、図２（Ｃ）に示すように、スクリーン版枠２０の乳剤２３上に重ねた後、マスク２５側から光を当てて焼き付けを行うと、エンコーダーパターン１５以外の部位の乳剤２３Ａが硬化する。次いで、現像を行うと、図２（Ｄ）に示すように、硬化した部位の乳剤２３Ａが残るとともに、エンコーダーパターン１５の部位の乳剤２３が洗い流されて、エンコーダーパターン１５の形状に沿った孔部２３Ｂが形成される。
【００２３】
以上のように形成されたスクリーン版枠２０を用いて前記ガラス基板１２に印刷を行うには、図３（Ａ）に示すように、スクリーン版枠２０をガラス基板１２の表面に押し当てておいて、スクイージ２７を摺動させることにより、低抵抗率の銀ペースト３０を塗りつぶす。この際、銀ペースト３０は、硬化して残った乳剤２３Ａに囲まれた部位、つまり、エンコーダーパターン１５の形状に沿った孔部２３Ｂを埋め尽くし、完全に作業が終了した時点で、図３（Ｂ）に示すように、スクリーン版枠２０を取り外せば、ガラス基板１２の表面にエンコーダーパターン１５のみが残る。
その後、エンコーダーパターン１５を乾燥させてメインスケール１１の作成を完了する。
【００２４】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレクタラート）等のフィルム状樹脂３２の片面に、ＵＶ硬化（紫外線硬化）樹脂３３を塗布して形成されたＵＶ硬化シート部材３１でガラス基板１２の表面全面を覆い、エンコーダーパターン１５を保護する。
ＵＶ硬化シート部材３１の取り付けは、図４に示すように、メインスケール１１の長さに対応して形成されたＵＶ硬化シート部材３１の裏面に、エンコーダーパターン１５が完全に覆われるように張り付ければよい。
【００２５】
以上のような構成のスケールによれば、次のような効果がある。
（１）  メインスケール１１はガラス基板１２で形成されているので、測定時の温度変化に影響されることなく常に精密な測定が可能となる。
（２）  エンコーダパターン１５が導電性のペースト剤３０を用いた印刷によりメインスケール１１に形成されるので、ペースト剤３０を必要な部分にのみ、つまり、エンコーダパターン１５の部位にのみ用いればよいので、材料の無駄をなくすことができる。
【００２６】
（３）  エンコーダパターン１５を、印刷によりメインスケール１１に形成することができるので、エンコーダパターンをリソグラフィで作成する際の、銅箔の蒸着やエッチング作業等の面倒な手間が省け、その結果、エンコーダパターン１５を容易に形成することができる。
【００２７】
（４）  エンコーダパターン１５の印刷はスクリーン印刷により行われており、スクリーン２２に乳剤２３を塗布し、エンコーダパターン１５のマスク２５をそのスクリーン２２に当てて、露光し、かつ現像された後、乳剤２３が洗われてできたエンコーダパターン１５に該当する孔部２３Ｂに銀ペースト３０を充填すればよいので、簡単な装置で容易にエンコーダパターン１５の印刷を行うことができる。その上、銀ペースト３０を必要な部分にのみ、つまり、エンコーダパターン１５に沿った孔部２３Ｂにのみ充填させればよいので、材料の無駄をなくすことができる。
【００２８】
（５）  エンコーダパターン１５を保護するには、当該エンコーダパターン１５の表面全面をＵＶ硬化シート部材３１で覆えばよいので、変位測定器１０が長尺であっても容易に覆うことができる。その結果、エンコーダパターン１５の保護を確実に保護することができ、メインスケール１１、ひいては変位測定器１０の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
（６）  エンコーダパターン１５を保護するには、エンコーダパターン１５の表面全面をＵＶ硬化シート部材３１で覆えばよいので、従来の表面保護で行っていた、液状のＵＶ樹脂をエンコーダパターン上に塗布した後、さらにカバーを被せる等の、多くの手間がかからなくてすみ、エンコーダパターン１５の保護を容易に行うことができる。
【００３０】
（７）  ペースト剤として銀ペースト３０が使用されており、銀は電気抵抗率が低いので、このような銀をペースト剤として使用することで、エンコーダパターン１５の信号強度を上げることができ、変位測定器１０の測定性能の向上を図ることができる。
【００３１】
次に、図５に基づいて本発明の印刷の第２実施形態を説明する。
前記第１実施形態でのエンコーダパターン１５の印刷は、スクリーン印刷によって行われていたが、本第２実施形態では、印刷機４０によって行うものである。
すなわち、印刷機４０は、回転可能な版胴４１と、この版胴４１と接触するとともに、互いに反対方向に回転するゴム胴４２と、このゴム胴４２との間に前記ガラス基板１２を挟み込んで、当該ガラス基板１２をゴム胴４２側に押圧する圧胴４３とを備えて構成されている。
【００３２】
版胴４１は、例えば、前記エンコーダパターン１５が形成された版板を巻き付けて構成されている。また、ゴム胴４２には、版胴４１が押し付けられて版板のエンコーダパターン１５が転写されるようになっている。そして、そのエンコーダパターン１５がガラス基板１２に転写される。
圧胴４３は、ゴム胴４２との間でガラス基板１２を回転可能に挟み込み、かつ、押圧して、ガラス基板１２をゴム胴４２側に押圧するようになっている。
【００３３】
以上のような印刷機４０により、ガラス基板１２にエンコーダパターン１５を印刷するには、版胴４１の版板のエンコーダパターン１５に銀ペースト３０を付着させ、版胴４１の回転によりエンコーダパターン１５が版胴４１からゴム胴４２に転写され、ゴム胴４２から、当該ゴム胴４２と圧胴４３との間に配置されているガラス基板１２に転写される。
その後、ガラス基板１２を取り外して、エンコーダパターン１５を乾燥させ、そのガラス基板１２に前記ＵＶ硬化シート部材３１を張り付ける。そして、このようなガラス基板１２をメインスケール１１として使用する。
【００３４】
以上のように構成された第２実施形態によれば、前記（１）〜（３）  、（５）  〜（７）  と同様の効果の他、次のような効果がある。
（８）  ガラス基板１２を、ゴム胴４２と圧胴４３との間に挟み込むとともに、各胴４１〜４３の回転でガラス基板１２にエンコーダパターン１５を印刷できるので、多数のガラス基板に、連続して、かつ短時間で容易にエンコーダパターン１５を印刷することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加え得ることはもちろんである。
例えば、前記第１実施形態では、エンコーダパターンは、スクリーン印刷により印刷され、第２実施形態では印刷機４０により印刷されているが、これに限るものではない。銀ペースト３０を用いてエンコーダパターンを印刷できるものであれば、インクジェット方式等のように、ノズル先端からペースト剤を射出する描画装置により形成してもよい。
【００３６】
また、前記各実施形態では、検出ヘッド１３がメインスケール１１に対して相対移動できるようになっているが、これに限らず、メインスケール１１が検出ヘッド１３に対して相対移動できるように構成してもよい。
【００３７】
さらに、前記各実施形態では、エンコーダパターン１５としては、配線状に形成されたものが使用されているが、これに限らず、どのような形状でもよい。
また、前記各実施形態では、ペースト剤として、導電性に優れかつ低抵抗率の銀ペースト３０が使用されているが、銀ペースト３０と同様の性能を有するものであれば、他のペースト剤を使用してもよい。
【００３８】
また、前記各実施形態における変位測定器１０は、エンコーダーパターン１５から、メインスケール１１と検出ヘッド１３との相対変位量を誘導電流に基づく電気信号として検出する電磁誘導式変位測定器であったが、これに限らず、前記エンコーダーパターン１５とは異なるタイプのエンコーダーパターンを使用し、このエンコーダーパターンから、メインスケール１１と検出ヘッド１３との相対変位量を静電容量に基づく電気信号として検出する静電容量式変位測定器に適用してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の変位測定器によれば、メインスケールはガラス基板で形成されているので、測定時の温度変化に影響されることなく常に精密な測定が可能となる。
また、エンコーダパターンが導電性のペースト剤を用いた印刷によりメインスケールに形成されるので、ペースト剤を必要な部分にのみ、つまり、エンコーダパターンの部位にのみ用いればよいので、材料の無駄をなくすことができる。
さらに、エンコーダパターンを、印刷によりメインスケールに形成することができるので、リソグラフィで作成する際の、銅箔の蒸着やエッチング作業等の面倒な手間が省け、エンコーダパターンを容易に形成することができる。
【００４０】
また、本発明の変位測定器によれば、エンコーダパターンを保護するには、エンコーダパターンの表面全面をＵＶ硬化シート部材で覆えばよいので、測長スケールが長尺であってもばらつきを生じることなく容易に覆うことができ、エンコーダパターンを確実に保護することができて、メインスケール、ひいては変位測定器の長寿命化を図ることができる。
また、エンコーダパターンを保護するには、エンコーダパターンの表面全面をＵＶ硬化シート部材で覆えばよいので、従来の表面保護で行っていた液状のＵＶ硬化樹脂をエンコーダパターン上に塗布した後、さらにカバーを被せる手間等の、多くの手間がかからなくてすみ、エンコーダパターンの保護を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の変位測定器を示す概略図である。
【図２】前記実施形態に使用されるスクリーン印刷の手順を示し、印刷に移行する前の段階を示す図である。
【図３】前記実施形態に使用されるスクリーン印刷の手順を示し、印刷に移行する前の段階を示す図である。
【図４】前記実施形態のガラス基板がＵＶ硬化シートで覆われる状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の変位測定器にエンコーダパターンを印刷する第２実施形態の印刷機を示す概略図である。
【図６】エンコーダパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  変位測定器
１１  メインスケール
１２  ガラス基板
１３  検出ヘッド
１５  エンコーダパターン
２０  スクリーン版枠
２３  乳剤
２５  マスク
３０  ペースト剤である銀ペースト
３１  ＵＶ硬化シート部材
【図１】
2005055181.tif 000003
【図２】
2005055181.tif 000004
【図３】
2005055181.tif 000005
【図４】
2005055181.tif 000006
【図５】
2005055181.tif 000007
【図６】
2005055181.tif 000008